O PROBLEMA DA FUGA DO HÉLIO

Larry Vardyman, Ph.D.

A explicação padronizada evolucionista-uniformitariana da origem da atmosfera da terra é a soltura de gases de combinações voláteis da terra sólida,¹ e a sua modificação através da fuga de gases e processos biológicos.2 Supostamente, esses processos ocorreram num período de 4,5 bilhões de anos. Muitos problemas, contudo, surgem quando tentamos reconciliar a composição e os processos, na atmosfera de hoje, com os princípios básicos desse modelo. Por exemplo, a composição de nenhuma atmosfera planetária, no sistema solar, combina com o pressuposto material primordial, que supostamente teria formado a original nebulosa, mesmo depois que complexos roteiros de aquecimento, recombinações, soltura de gases e fuga são considerados. A controvérsia continua quanto à atmosfera original da terra, se era redutora ou oxidante. Não sabemos com certeza como o dióxido de carbono mantém o seu equilíbrio ou por que o dióxido de carbono mantém o seu equilíbrio ou por que ele aumentou nos últimos anos, nem está claro por que o metano é tão abundante na terra.

Um dos problemas mais intrigantes do modelo evolucionista tem sido a tentativa de explicar por que não existe maior quantidade de hélio na atmosfera de hoje, se a terra já existe há 4,5 bilhões de anos. Este artigo vai explorar esse problema e sugerir uma alternativa para o modelo evolucionista.

Fontes de Hélio

A atmosfera da terra é predominantemente de nitrogênio (78%) e oxigênio (21%). Também contém muitos outros constituintes menos importantes. O quadro no 1 apresenta alguns deles segundo Walker.3

O modelo evolucionista-uniformítariano da origem da atmosfera presume que não houve gases primordiais, mas que eles todos foram soltos pela terra sólida. Uma das fontes do hélio na atmosfera de hoje são, segundo geralmente se aceita, os processos em andamento na crosta terrestre. A decomposição radioativa do urânio e do tório, na crosta terrestre, produz 4He, um dos isótopos do hélio, que se filtra para a superfície e subseqüentemente se mistura à atmosfera. O fluxo do hélio, através desse processo, é calculado em cerca de 2x106 átomos/cm2-seg3. Essa é uma média calculada porque a composição exata da crosta e do envoltório da terra não é conhecida e, portanto, a média exata da decomposição do urânio e do tório também é desconhecida. As estimativas são baseadas em médias medidas e calculadas do fluxo do calor e réplicas composicionais da terra. O fluxo do calor da terra pressupõe-se causado por um calor inicial da formação da terra e a decomposição radioativa do urânio, do tório e do potássio.

A quantidade de argônio na atmosfera, pressupõe-se totalmente retida na atmosfera depois da decomposição radioativa do potássio, e permite fazer estimativas máximas do fluxo do hélio. Infelizmente a pressuposição da idade avançada da terra está abaixo das estimativas do fluxo de calor e do acúmulo de argônio na atmosfera também. Essa pressuposição afeta igualmente o cálculo do acúmulo de hélio. Medidas diretas de hélio, atualmente feitas, podem ajudar a melhorar essas estimativas.

Há duas fontes possíveis de outro isótopo de hélio, 3He, na atmosfera. Ele é produzido por colisões dos neutrons dos raios cósmicos com chumbo, que leva à formação de trítio, que então se decompõe em 3He. O trítio e o 3He também são injetados diretamente na atmosfera pelo vento solar. A concentração atualmente observada de 3He poderia ter sido fortemente afetada se a terra fosse rodeada por um teto de vapor de água até cerca de 4.000 anos atrás, conforme foi sugerido por Vardiman4 e outros.

A concentração de 3He seria muito maior se um teto de vapor existisse, resultando em uma alta concentração residual nos dias de hoje.

A abundância de neônio na atmosfera ajuda a estabelecer um limite mais alto para os gases que podem ter sido incorporados pelo sol. O neônio, como o argônio, é demasiadamente compacto para ter escapado da atmosfera da terra. Comparando o neônio com o fluxo do 3He do sol, calcula-se que cerca de 10 3He átomos/cm2 .seg. são injetados na atmosfera.3

Usando esses fluxos calculados de hélio, a atual abundância do 4He acumular-se-ia em 1,8 milhões de anos. Apenas 370 mil anos seriam necessários para suprir a atmosfera com o seu atual conteúdo de 3He. Mesmo no caso de 4He, ainda seria 3.000 vezes pouco demais. O hélio deve estar escapando da atmosfera, de alguma forma, para que o modelo evolucionista seja real. Caso contrário, haveria uma quantidade muito maior de hélio atualmente.

Fuga Térmica do Hélio

O processo principal que foi considerado para explicar a excessiva perda de hélio pelos teóricos da idade avançada da terra, é a fuga térmica. Esse é o processo pelo qual pequenas moléculas de gás ou átomos podem fugir da atração gravitacional de um planeta se ultrapassarem à velocidade de fuga. A teoria para a fuga térmica foi desenvolvida pela primeira vez por Jeans5. Uma quantidade significativa de esforços foram empregados na aplicação dessa teoria da fuga do hélio terrestre nos 25 anos passados (veja MacDonald3 e Walker2).

A velocidade média da fuga térmica de 4He foi calculada ser em cerca de 6x104 átomos/cm2 .seg.

A atual abundância de 4He na atmosfera ainda se acumularia em cerca de dois milhões de anos. A razão da fuga térmica de 3He foi calculada ser em cerca de 4 átomos/cm2.seg., também muito menos do que o seu influxo calculado.

A velocidade da fuga do hélio, descobriu-se, ser dependente da velocidade de perda na região de elevada pressão atmosférica e não em sua difusão ascendente. A principal variação que afeta a perda de hélio é a temperatura na base da exosfera, a região da atmosfera na qual as colisões entre as moléculas ou átomos de gás são insignificantes. Se a temperatura fosse cerca de 2.000 K ou mais, a velocidade da fuga poderia possivelmente explicar a perda de 4He. Contudo, a temperatura é normalmente menor que 1.500 K, o que provoca uma velocidade de perda muito menor. Se a temperatura na base da exosfera fosse suficientemente elevada para explicar a perda de 4He, a perda de 3He ainda assim não combinaria com o seu influxo. Na verdade tem-se demonstrado que nenhuma temperatura pode ser mantida para que ambos os fluxos, 3He e 4He, permaneçam em equilíbrio. Depois de muitos anos de pesquisas sobre o assunto, chegou-se, agora, à conclusão de que só a fuga térmica não pode explicar a perda de hélio na atmosfera da terra.2,3,6,7

Fuga Não-Térmica de Hélio

Se uma pessoa está convencida de que a idade da terra é de cerca de 4,5 bilhões de anos e a atual quantidade de hélio na atmosfera levaria cerca de 2 milhões de anos para acumular-se, então deve haver algum outro processo de perda adicional à fuga térmica. Algumas sugestões foram feitas. Três das sugestões mais populares são as seguintes: 1) o vento polar; 2) o vento solar;

3) permuta de íons aquecidos.

O vento polar é uma expansão magnetohidrodinâmica no espaço do plasma ionosférico em elevadas altitudes perto dos pólos, onde o campo geomagnético é forçado "correnteza abaixo" pelo vento solar. Os íons são puxados através de linhas abertas do campo magnético pelo campo elétrico de separação de cargas. A elevadas altitudes, os íons positivos são suficientemente acelerados pelo campo elétrico para escapar e não se estabelecer o equilíbrio difusivo. O processo parece ser relativamente eficiente para a remoção do hidrogênio de um planeta, mas ainda não se demonstrou de maneira adequada que faz o mesmo com o hélio. A ação do vento solar é um processo em que o plasma do vento solar varre íons quando sopra através de um planteta não-magnetizado. Isso parece ser importante em Vênus e Marte, que têm campos magnéticos fracos, mas não na Terra. A permuta de íons aquecidos é um processso, através do qual, um íon energético, transfere sua energia cinética para um íon neutro de hélio, que então escapa. A permuta de íons aquecidos é considerada como o melhor candidato para explicar a fuga do hélio terrestre, embora a razão da transferência pareça baixa demais. Nenhuma das médias desses processos propostos foi exatamente quantificada houve até mesmo o início de observações adequadas para se confirmá-las ou negá-las. Chamberlain declara que o problema da fuga do hélio "não vai desaparecer e não está resolvido7."

Um Modelo de Terra Jovem

Uma alternativa óbvia ao modelo evolucionista, mas que se opõe à pressuposição básica do modelo evolucionista-uniformitariano, é que a atmosfera da terra é relativamente jovem (menos de 10.000 anos). O hélio que observamos na atmosfera é primordial, com aumentos, possivelmente menores, devido à decomposição recente de urânio e tório radioativos na crosta terrestre e algumas conseqüências desconhecidas do colapso de um teto de vapor durante o dilúvio.4

Se a razão do afluxo e defluxo do hélio na atmosfera terrestre não está em equilíbrio, então poderíamos calcular o tempo, quando acontecimentos como o dilúvio de Noé entraram em choque com a concentração do hélio. Os cálculos rudimentares deste artigo já demonstraram períodos relativamente curtos para a acumulação de hélio. Tais estudos já foram feitos para o carbono radioativo por Lingenfelter8, Cook9 e Whitelaw10.

Conclusão

O estudo dos processos de afluxo e defluxo de gases como o hidrogênio, hélio, argônio, neônio e criptônio pode levar a melhores estimativas da idade da atmosfera da terra.

Os modelos evolucionistas-uniformitarianos da atmosfera da terra encontram obstáculos formidáveis para explicar esses processos. Nós cremos que a fonte desses problemas é a pressuposição de que a atmosfera da terra tem bilhões de anos de idade.

A pesquisa à luz dos processos em uma atmosfera jovem, processos esses que podem ter sido significativamente modificados por um dilúvio recente de extensão mundial, levaria à solução do problema do hélio.

Referências

1. Rubey, W.W., "Geologic history of sea water," Bull. Geol. Soc. Am., 62, 1951, pp. 1111-1147.

2. Walker, J.C.G., Evolution of the Atmosphere, Macmillan, 1977, 318 pp.

3. MacDonald, G.J.F., "The escape of helium from the earth's atmosphere," The Origin and Evolution of Atmospheres and Oceans Ed. by P.J. Brancazio and A.G.W. Cameron, 1964, pp.127-182.

4. Vardiman, L., "The sky has fallen," ICR Impact no 128, 1983.

5. Jeans, J. H., The Dynamical Theory of Gases, Cambridge U. Press, 1916, (4th Ed, 1925).

6. Cook, M.A., "Where is the earth's helium?," Nature, 179:213 (1957).

7. Chaberlain, LW., Theory of Planetary Atmospheres, Academic Press, 1978, 330pp. S. Lingenfelter, R.E., "Production of C-14 by Cosmic Ray Neutrons,'' Rev. of Geophys., 1, 1963, p. 51.

8. Lingenfelter, R.E., "Production of C-14 by Cosmic Ray Neutrons", Rev. of Geophys., 1, 1963, p.51.

9. Cook, M.E., "Do Radological Clocks Need Repair?," Creation Research Soc. Quart., Vol. 5, 1968, p. 70.

10. Whitelaw, R.L., "Radiocarbon Confirms Biblical Creation," Creation Research Soc. Quart., Vol. 5, 1968, p. 80.